生物转化及其在药物合成上的应用

刘磊

摘 要：随着我国医学技术的发展，生物技术也有了显著的进步，在手性药物以及天然药物的合成中传统的化学合成方法以及天然的提取方法已经被时代所抛弃，这些传统的方法制造出的药物也较难满足人们日益增长的需求，因此很多药物合成机构开始尝试采取生物转化的方式进行药物合成，生物转化方法具有明显的优势，且在研究设计天然创新药物时也可以加以应用，在各个环节都需要高度重视应用生高科技，将学科交叉进行大力提倡与注重。

关键词：生物转化;药物合成

生物转化（Biotransformation）是指化学物经多种酶催化的代谢转化，转化的对象为外源化学物，其主要的目的为维持机体内的稳态，该项技术又称为生物催化，其实质为对外源化合物使用生物体系本身所产生的酶进行酶催化反应，主要的酶催化反应包括氧化、羟基化、脱氢、还原、氢化、脱羧、脂转移、酯化、水解、水合、酰化、胺化、芳构化以及异构化等，大多数的生物转化过程需要在较为温和的环境下进行，主要为中和以及室温，该项过程具有高效率、低能耗、无污染、无毒、高选择性等优点。使用化学方法较难合成的药物可以采取生物转化进行合成，特别是一些天然的结构较为复杂的药物，同时可以使用化学合成--生物转化相结合的合成方法进行药物合成，这样可以将两类合成方法的优点相结合，实现优势互补。

1 生物转化的现状

1.1 微生物转化

微生物转化又称之为微生物酶法转化，是指使用酶使底物（微生物代谢过程中产生）进行一系列的有机反应，微生物转化过程的生物催化剂为从微生物细胞中提取到的酶或者从完整的微生物细胞中提取到的酶，该过程具有操作简单便捷、反应条件温和、区域和立体选择性强、成本低以及公害稍等优点，由于微生物转化可以合成一些采取化学合成方法无法合成的药物，因此受到广大微生物学、有机化学家以及药学化学家的喜爱，几年时间内便已经迅速发展成生物转化技术中最重要的分支之一[1]。

例如在1972年我国著名药学家屠呦呦从中药青蒿中提取到青蒿素，这是一类继乙氨嘧啶、氯喹、伯喹等药物后治疗疟疾的最为有效的药物，特别是针对于抗氯喹疟疾以及脑型疟疾等疾病具有较佳的治疗效果，同时具有低毒的功效，世界卫生组织曾将青蒿素称之为“世界上唯一有效的疟疾治疗药物”，同时屠呦呦也因为发现青蒿素成为第一位获得诺贝尔生理医学奖的华人科学家。

雷公藤是我国最为常用的中医药物，该类药物被广泛应用于治疗很多疾病，例如肾炎、风湿性关节炎、系统性红斑狼疮以及其他类型的皮肤病，也可以应用于男性节育中，雷公藤内酯是雷公藤药物中提取到的有效成分，但是此成分具有较强的毒性，往往在临床应用于会被限制，有学者从31株微生物中将短刺小克银汉霉Cunninghamella blakesleana AS3.970筛选了出来，此物质对雷公藤内酯物质进行生物转化，转化后得到了7个产物，在这7个产物中，得到了新合成物4个。

1.2 植物培养物生物转化

植物培养物生物转化的基础是植物细胞培养技术，在此基础上加上移植微生物转化技术所形成的[2]。该转化同微生物转化之间存在着一定的差异，植物培养物生物转化的产生酶的种类较少，但是生物倍增的时间较长。

例如去氢表雄酮是人们机体内生成的C19肾上腺甾類化合物，相关学者对去氢表雄酮药物采用唐古特山莨菪毛状根液体悬浮培养体系进行转化，生物转化后将5个转化产物进行分离。

2 在药物合成上生物转化的应用

2.1 合成手性药物

在合成手性药物中主要分为生物学法以及化学法，其中化学法试剂成本较高，且容易造成环境污染，不利于药物的工业化生产，因此生物学法更具优势，可以通过酶的相关性质来对手性药物进行合成。生物转化反应一般分为两类，第一类是从外消旋体或前手性的前体出发，进而得到光学活性产物[3]，第二类为拆分为两个对映体。

2.2 合成天然药物

从天然植物中来对有效物质进行提取或者采取化学合成方法进行合成，但是此类合成方法会导致自然界内的资源降低，破坏野生资源等。生物转化具有其他合成方法没有的优势，具体如下：

①发挥天然药物发挥活性的物质基础;②可以获得具有更好生理活性的化合物;③绿色化学，保护环境，符合低碳环保的理念[4]。

3 讨论

本文研究与分析生物转化及其在药物合成上的应用效果，从生物转化的现状以及在药物合成上生物转化的应用等方面进行叙述，但是本人的能力有限，可能在叙述方面存在一定的错误，还望相关学者进行指正。

参考文献：

[1]宋川霞，韩雪花，郭大乐.肝微粒体体外代谢在中药生物转化中的应用研究进展[J].成都中医药大学学报，2017，40（2）：115-118.

[2]马宗敏，段绪红，秦梦等.微生物发酵技术在中药苷类生物转化中的应用进展[J].世界科学技术-中医药现代化，2017，19（5）：858-864.

[3]周阳，刘莉，宋宇等.假单胞菌甲苯单加氧酶基因的克隆表达及其在手性亚砜合成中的应用[J].基因组学与应用生物学，2018，37（4）：1465-1470.

[4]钟贝芬，杜磊，李众等.基于细胞色素P450单加氧酶介导的4-甲酚氧化降解途径的天麻素生物合成[J].湖南师范大学自然科学学报，2018，41（4）：33-40.